22 ก.ค. เวลา 09:15 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

ดาวเคราะห์ดวงใหม่ใน Beta Pictoris

ทีมนักดาราศาสตร์ได้พบดาวเคราะห์ดวงที่สามโคจรรอบดาวฤกษ์ Beta Pictoris เป็นดาวเคราะห์ที่เบาที่สุดเท่าที่เคยถ่ายภาพได้จากบนโลก ทีมพบดาวเคราะห์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ทีมยังบอกว่ามันซ่อนตัวอยู่ในการสำรวจในคลังมานานกว่าหนึ่งทศวรรษ
Beta Pictoris เป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสองในกลุ่มดาวขาตั้งภาพ(Pictor) อยู่ไม่ไกลนักเพียง 63 ปีแสงเท่านั้น มันมีขนาดเกือบสองเท่าของดวงอาทิตย์ ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 50% และสว่างกว่าเกือบ 9 เท่า และมันยังอายุน้อยมากเพียง 23 ล้านปีเท่านั้น ในความเป็นจริงแล้ว มันอายุน้อยมากๆ จนยังมีดิสก์เศษซาก(debris disk) ขนาดใหญ่ ซึ่งมีการชนจำนวนมากของวัตถุภายใน และแผ่ออกไปไกลกว่าระยะทางจากพลูโตระหว่างดวงอาทิตย์ ถึง 5 เท่า
ดาวเคราะห์ดวงใหม่ Beta Pictoris d สลัวกว่า Beta Pictoris b ดาวเคราะห์ดวงแรกที่พบในระบบเดียวกันราว 100 เท่า Ben Sutlieff ผู้นำร่วมทีมศึกษาที่เผยแพร่การค้นพบใน Astrophysical Journal Letters และนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ สหราชอาณาจักร กล่าวว่า นี่เป็นการค้นพบโดยบังเอิญ ตอนแรกเราอยากจะตรวจสอบ Beta Pictoris b เพื่อดูว่ามันเปลี่ยนแปลงตามเวลาอย่างไร อย่างไรก็ตาม เมื่อทีมวิเคราะห์ภาพของระบบนี้ พวกเขาก็สังเกตเห็นสิ่งอื่นนอกเหนือจาก Beta Pictoris b
ภาพจาก VLT แสดง Beta Pictoris d(ขวา) และเพื่อนบ้านที่สว่างกว่าและใหญ่กว่า Beta Pictoris b(ซ้าย) ส่วน Beta Pictoris c อยู่ในแสงจ้าของดาวฤกษ์แม่ ภาพปก ในภาพที่ทำใหม่จากการสำรวจของกล้องเวบบ์ แสดงดาวเคราะห์ในระบบ Beta Pictoris
Markus Bonse นักดาราศาสตร์ในเจอรมนี และผู้นำทีมร่วมอีกคน กล่าวระลึกว่า นี่มีบางอย่างอยู่ที่นั่น คุณไม่เห็นเหรอ เพื่อยืนยันธรรมชาติจากการตรวจจับ ทีมตรวจสอบการสำรวจในคลัง ESO Archive ซึ่งเป็นบัญชีรายชื่อการสำรวจในอดีตที่ทำโดยเครื่องมือของ ESO(European Southern Observatory) พวกเขาพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ Beta Pictoris d อยู่ในภาพหลายภาพที่ย้อนเวลากลับไปได้ถึง 11 ปีก่อน ซึ่งรวมถึงภาพหนึ่งที่มันโผล่มาให้เห็นลางๆ เทียบกับแสงจ้าของเพื่อนบ้านขนาดใหญ่กว่า Beta Pictoris b
ดาวเคราะห์ d ดูเหมือนจะเล่นเกมซ่อนหากับเรามานานเป็นทศวรรษ และตอนนี้เองที่เราบอกว่า จับได้แล้ว Jayne Birkby ผู้เขียนร่วมการศึกษาและนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยออกฟอร์ด สหราชอาณาจักร กล่าว ดาวเคราะห์ใหม่ก็เหมือนกับอีกสองดวงในระบบ เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่คล้ายกับดาวพฤหัสฯ หรือดาวเสาร์ อย่างไรก็ตาม Beta Pictoris d มีวงโคจรที่ไกล(ราววงโคจรเนปจูนรอบดวงอาทิตย์) กว่าดาวเคราะห์ b และ c
ยิ่งกว่านั้น ในขณะที่สองดวงแรกต่างก็มีมวลราว 10 เท่าดาวพฤหัสฯ แต่ดาวเคราะห์ใหม่มีมวลเพียง 2.4 เท่าดาวพฤหัสฯ เท่านั้น ทำให้มันเป็นดาวเคราะห์ที่เบาที่สุดเท่าที่เคยถูกถ่ายภาพจากภาคพื้นดิน ดาวเคราะห์ยังค่อนข้างเย็นและจึงสลัวอย่างสุดขั้วเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แม่ของมัน
ดาวเคราะห์ Beta Pictoris d ซ่อนตัวอยู่ในคลังข้อมูลมานานกว่าสิบปี
การถ่ายภาพโดยตรง(direct imaging) เมื่อพบแสงจากดาวเคราะห์ในภาพถ่าย จะใช้ได้กับดาวเคราะห์ที่สว่างมากพอที่จะปรากฏขึ้นใกล้กับดาวฤกษ์แม่ที่สว่างจ้ากว่าอย่างมาก การถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่สลัวอย่าง Beta Pictoris d โดยตรงจึงเป็นการก้าวหน้าครั้งสำคัญ ดาวเคราะห์ใหม่สลัวกว่า Beta Pictoris b ดาวเคราะห์ที่โด่งดังในระบบเดียวกันนี้ถึง 100 เท่า ทำให้มันเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่สลัวที่สุดเท่าที่เคยถ่ายภาพโดยตรงจากโลก Bonse อธิบาย
การตรวจจับ Beta Pictoris d อย่างชัดเจนได้เป็นครั้งแรก ทำโดยเครื่องมือ ERIS บน VLT โดย Sutlieff, Bonse และทีม แต่อีกทีมที่นำโดย Aidan Gibbs จากมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนียเองก็พบดาวเคราะห์ใหม่ดวงเดียวกันโดยใช้กล้องเวบบ์ ผลสรุปเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters โดยในขณะที่ทีม Sutlieff-Bonse อาจจะช่วยระบุวงโคจรของมันได้ แต่การสำรวจจากเวบบ์ยังทราบถึงชั้นบรรยากาศของมันซึ่งดูเหมือนจะอุดมไปด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์
นักดาราศาสตร์มักจะทำการสำรวจติดตามผลเพื่อยืนยันการค้นพบดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ถูกศึกษาอย่างเข้มข้นโดยมีภาพมากมายเก็บไว้ที่คลังวิทยาศาสตร์ของ ESO และเวบบ์ Birkby กล่าวว่า เราแสนจะดีใจที่มันโผล่มาในการสำรวจจาก SPHERE ซึ่งเป็นเครื่องมือก่อนหน้านี้บน VLT ที่เคยใช้สำรวจระบบ Beta Pictoris มาก่อน ยังพบดาวเคราะห์ใหม่ในคลังการสำรวจจาก NIRCam ของเวบบ์
ด้วยการใช้ NIRCam Integrated Field Unit นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถศึกษาและตรวจสอบสเปคตรัมแต่ละพิกเซลในภาพจากระบบ Beta Pic ได้ในเวลาเดียวกัน และจึงพบดาวเคราะห์ดวงที่สามนี้ แต่แทนที่จะจำแนกดาวเคราะห์เป็นแหล่งแสงอย่างที่เห็นในภาพที่ทำใหม่ นักวิจัยพบข้อมูลสเปคตรัมของสัญญาณโมเลกุลในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ สเปคตรัม(ด้านขวา) จาก NIRSpec และ MIRI พบว่า Beta Pic d อุดมไปด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์(CO)
ขณะนี้ ทีมทราบว่ามองหาดาวเคราะห์ใหม่ได้ที่ไหน กลายเป็นว่ามันซ่อนอยู่ในข้อมูลมาตลอด Birkby กล่าว ส่วน Valentin Christiaens ผู้เขียนร่วม นักวิจัยที่ CEA Paris-Saclay กล่าวเสริมว่า การตรวจจับในคลังข้อมูล SPHERE ไม่เพียงแต่น่าตื่นเต้นในตัวมันเองแล้ว แต่ยังเพราะบอกว่าจะมีขุมทรัพย์อีกมากซ่อนอยู่ในคลังเหล่านี้
Beta Pictoris เป็นระบบดาวเคราะห์แห่งที่สองเท่านั้น ต่อจาก HR 8799 ที่มีดาวเคราะห์มากกว่าสองดวงถูกถ่ายภาพได้โดยตรง ระบบที่มีดาวเคราะห์ที่ถ่ายภาพได้โดยตรงหลายดวงเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์ของการค้นพบ เนื่องจากมันสามารถสอนเราได้มากว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่แตกต่างกันมีสภาพอย่างไรในสภาพแวดล้อมการก่อตัวที่เดียวกัน Sutlieff กล่าว
ถ้ามันก่อตัวในระบบเดียวกันก็คือก่อตัวจากวัสดุสารเดียวกัน พวกมันก็มีอายุใกล้เคียงกัน นี่ช่วยให้เราเข้าใจว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ก่อตัวแบบไหนและตำแหน่งที่พวกมันก่อตัวได้ส่งผลต่อสิ่งที่พวกมันเป็นในขั้นต่อมาของชีวิตอย่างไร
Beta Pictoris d ยังปัดเป่าปริศนาในระบบของมันเอง เมื่อมันมีมวลและตำแหน่งที่ใช่ ซึ่งอธิบายรูปร่างที่จำเพาะของดิสก์เศษซากที่ล้อมรอบ ซึ่งเป็นสิ่งที่เหลืออยู่จากการก่อตัวดาวเคราะห์ได้
การค้นพบ Beta Pictoris d ในวิถีนี้จึงเน้นให้เกิดการถ่ายภาพระบบดาวเคราะห์โดยตรงซึ่งอาจมีดาวเคราะห์สลัวซ่อนตัวอยู่ ซึ่งรวมถึงการใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่สุดขั้ว(ELT) ดาวเคราะห์ชอบจะมีเพื่อน Beth Biller ผู้เขียนร่วมรายงาน นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ กล่าว มีระบบดาวเคราะห์ต่างด้าวที่ถูกถ่ายภาพโดยตรงที่เป็นที่รู้จักหลายระบบ ที่ดูเหมือนจะมีดาวเคราะห์ยักษ์หลายดวงในระบบเดียวกัน และก็น่าจะมีดาวเคราะห์มวลต่ำกว่าอีกมากซ่อนอยู่ในระบบเหล่านี้ซึ่งอาจจะเผยตัวออกมาด้วย ELT
แหล่งข่าว eso.org : faintest planet ever imaged from Earth found after more than 10 years of hide-and-seek
sciencealert.com : astronomers accidentally photographed the faintest planet ever imaged from Earth
iflscience.com : newly discovered exoplanet is the faintest ever directly imaged from Earth – and has a whopping 91-year orbit
โฆษณา